碾压混凝土含气量的影响因素

1、碾压混凝土含气量的影响因素摘要：试验分析水质、引气剂添加顺序、引气剂种类和用量、减水剂用量和VC值、石粉含量等因素对碾压混凝土含气量的影响。试验结果表明：当施工现场水的硬度提高时，会影响引气剂的起泡能力，碾压混凝土的含气量减小，和使用硬度为132.14mg/L的软水对比，使用硬度为156.33mg/L的中等硬度水会使碾压混凝土含气量降低0.95%;采用先加缓凝高效减水剂后加引气剂的方法可以改善引气剂的引气效果；松香类引气剂引气效果普遍较好，烷基苯磺酸盐类和皂角甘类的引气剂引气效果较差；引气剂掺量在一定范围内增加，碾压混凝土的含气量上升；缓凝高效减水剂掺量从0.6%变化到1.0%,VC值从10.

2、1s降低到4.64s,含气量先升高，后逐步减小；石粉含量增大会降低引气剂引气效果，石粉含量每提高1%,含气量就降低0.1%。碾压混凝土具有水泥用量少、水化热低、施工工业化水平高、施工速度快、工程造价低等优点，在水利工程领域得到迅速推广和应用。在碾压混凝土施工过程中，一般使用引气剂来引入大量均匀、稳定而封闭的微小气泡，大幅度提高碾压混凝土抗冻性能。碾压混凝土含气量的大小受到很多因素的影响，本文通过试验分析，讨论水质、引气剂添加顺序、引气剂种类和用量、VC值和减水剂用量、石粉含量等因素对碾压混凝土含气量的影响。1配合比及引气剂性能试验原材料包括：贵州畅达P.O42.5级水泥、贵州安顺II级粉煤灰；

3、某水电站的人工骨料、南京瑞迪高新技术公司生产的HLC-NAF缓凝高效减水剂（碾压型），南京浩克斯科技有限公司生产的HK-A系列引气剂（匀质性指标见表2）。碾压混凝土设计等级为C9020W10F100,具体配合比见表1,水胶比为0.48,砂率为37.5%,II级粉煤灰取代水泥的比例为45%。表1碾压混凝土配合比设计等级砂率每方混凝土原材料用量（kg/m3)水胶比(%)水P.O42.5级水泥II级粉人工砂中石小石C9020W10F1000.4837.58680.698.6822754617表2引气剂匀质性指标HK-A(S)HK-A(Z)HK-A(K)HK-A(H)起泡能力，mm737893100剩

4、余泡沫率，%100100100100表面张力，N/m44.52M0-353.3810-332.8610-335.6510-3pH值12.25.178.311.63总碱含量，0.90.60.880.77注：各引气剂在泡沫性能测t中的浓度各不同，HK-A(S)为0.18%;HK-A(K)为0.1%;HK-A(Z)为0.09%;HK-A(H)为0.09%。2含气量影响因素2.12.1水质拌合水的硬度对引气剂的引气效果有较大影响。水的硬度以水中CaCO3的含量计，当CaCO3的含量小于150mg/L为软水，在150-450mg/L为中等硬度水。贾平福的研究表明1:当水的硬度在1001000mg/L范围

5、内，十二烷基苯磺酸钠(LAS,属烷基苯磺酸盐类引气剂)的泡沫高度随水硬度的增加而降低，结果见表3。表3不同LAS浓度及水硬度时的泡沫高度LAS浓度(%)时间(min)泡沫高度(mm)水的硬度100(mg/L)水的硬度300(mg/L)水的硬度600(mg/L)水的硬度1000(mg/L)0.00303025一一52020一一0.03014085一一513070一一0.120198165一一5175150一一0.302021901901255188180180120按照DL/T5152-2001水工混凝土水质分析试验规程检测某水电站施工现场水和南京自来水，检测结果见表4。施工现场水中Ca2+含量

6、较高，浓度为51.44mg/L,Mg2+为6.78mg/L,甲基橙总碱度和CaCO3总碱度分别为159.14mg/L和130.52mg/L,硬度为156.33,属于中等硬水。南京自来水中Ca2+含量相对较低,浓度为34.22mg/L,Mg2+为9.37mg/L,甲基橙总碱度和CaCO3总碱度分别为115.38mg/L和94.52mg/L,硬度为132.14,属于软水。表4施工现场水和南京自来水的水质分析施工现场水(mg/L)自来水(mg/L)甲基橙总碱度159.14115.38CaCO3总碱度130.5294.62硬度156.33132.14-Cl7.0516.93-2+Ca51.4434.2

7、2Mg2+6.789.37SO42-7.75一pH值8.027.68使用施工现场水和南京自来水制备碾压混凝土(配合比见表1),HLC-NAF缓凝高效减水剂(碾压型)掺量为胶凝材料的0.7%,HK-A(S)引气剂掺量为胶凝材料的万分之五(按固体计算)，测试的碾压混凝土含气量见表5。由表5可知，使用施工现场水的碾压混凝土的VC值大于使用自来水的碾压混凝土；使用自来水时，含气量两次试验的实测值分别为4.0%和4.8%,平均为4.4%;使用施工现场水时， 含气量两次试验的实测值分别为3.1%和3.8%,平均为3.45%,比使用施工现场水减小0.95%。试验分析表明：使用硬度高的水不利于引气剂的引气效果

8、，制备的碾压混凝土含气量小。表5使用不同拌合水的碾压混凝土的含气量水VC值(s)含气量(%)1施工现场水4.253.1南京自来水3.814.02施工现场水4.343.8南京自来水3.194.82.22.2引气剂添加顺序水泥中的含铝矿物C3A和C4AF水化速度快，在水化初期动电电位(Zeta电位)呈正值，能够较强较多地吸附外加剂。粉煤灰含有一部分碳，也会对外加剂产生吸附作用。引气剂加入混凝土中，会吸附在水泥粒子和水化产物的表面，使得发挥引气效果的引气剂的量减少。因此，引气剂的添加顺序无疑会影响引气效果。选取三种不同的引气剂添加顺序：先加引气剂，后加缓凝高效减水剂；同时添加引气剂和缓凝高效减水剂；

9、先加缓凝高效减水剂，后加引气剂。试验中，HLC-NAF缓凝高效减水剂（碾压型）掺量为0.6%,HK-A系列引气剂掺量为万分之五（按固体计算），表6列出了不同情况下碾压混凝土的含气量。表6添加顺序对碾压混凝土含气量的影响引气剂种类添加顺序VC值(s)含气量（%）先引气剂，后减水剂7.982.7HK-A(S)引气剂、减水剂同掺6.833.2先减水剂，后引气剂6.283.4先引气剂，后减水剂8.912.6HK-A(Z)引气剂、减水剂同掺7.882.3先减水剂，后引气剂7.582.9先引气剂，后减水剂7.322.5HK-A(K)引气剂、减水剂同掺8.312.34.174.1由表6可知，无论使用何种引气

10、剂，先加引气剂后加缓凝高效减水剂情况下，碾压混凝土的VC值一般较大，含气量较小；先加缓凝高效减水剂后加引气剂情况下，碾压混凝土的VC值一般较小，含气量较大。试验结果表明：采用先加缓凝高效减水剂后加引气剂的方法可以改善引气剂的引气效果。产生这种现象的原因是水泥中的含铝矿物C3A和C4AF和粉煤灰的吸附作用主要发挥在首先添加的缓凝高效减水剂，当引气剂稍后加入，被吸附的量明显减少，发挥引气效果的有效成分显著增多，引起碾压混凝土含气量升高。这个规律可供施工单位借鉴。2.32.3引气剂的种类和用量不同种类引气剂的引气效果相差较大。试验中选取市售的松香热聚物类、烷基苯磺酸盐类、皂角甘类三类产品进行对比，固

11、体掺量为万分之五，碾压混凝土含气量见表7。松香热聚物类引气剂为国内外最常用的引气剂， 性能较为可靠， 在水利工程中应用较广，此类引气剂以松香、苯酚、硫酸、氢氧化钠为主要原材料。烷基苯磺酸盐类属于阴离子表面活性剂，易溶于水而产生气泡。皂角音类引气剂是一种新型引气剂，它以天然野生植物皂荚为主要原料，是一种非离子型表面活性物质。由表7可知，松香类引气剂引气效果普遍较好，在2.5%3.1%之问，烷基苯磺酸盐类和皂角音类的引气效果较差。当使用HK-A(H)引气剂时，引气剂掺量在一定范围内增加，则碾压混凝土的含气量上升(见图1),从掺量为0.05%的2.8%上升到掺量为0.1%的4.2%。表7不同引气剂种

12、类对含气量的影响引气剂种类编 RVC值(s)含气量(%)15.883.1松香热聚物类29.462.538.042.6，庠声某福解士卜队110.112.0为叫1RXJ-U-L29.551.617.731.9毛H大213.521.5掺量(%)图1引气剂掺量和含气量的关系2.42.4 VCVC值和减水剂用量碾压混凝土中掺加万分之五的HK-A(H)引气剂，缓凝高效减水剂掺量从0.6%变化到1.0%,测试碾压混凝土的VC值和含气量，结果见图2。图2显示：缓凝高效减水剂用量提高， 碾压混凝土的VC值降低， 含气量首先升高， 后逐步降低。 当HLC-NAF缓凝高效减水剂掺量从0.6%提高到1.0%,VC值从

13、10.1s降低到4.64s,含气量先从2.3%(HLC-NAF掺量0.6%时)上升到2.8%(HLC-NAF掺量0.7%时），然后含气量随着缓凝高效减水剂用量提高反而有所下降，当外加剂掺量为1.0%,碾压混凝土含气量下降为2.1%。图2缓凝高效减水剂掺量和含气量的关系2.52.5其他因素石粉含量增大会影响引气剂引气效果。石粉是指粒径小于0.16mm的颗粒，形貌为不规则的多棱体。一般情况下，砂中粒径在0.150.6mm的颗粒越多，引气量越大。 当使用HK-A （S）引气剂时， 人工砂内石粉含量在6%时， 碾压混凝土的含气量为3.8%;石粉含量在18%时，碾压混凝土的含气量为2.6%。石粉含量从6

14、%提高到18%时，石粉含量提高12%,含气量降低1.2%。简单的说，石粉含量每提高1%,含气量就降低0.1%。一般来说，水泥细度大、含碱量高，引气量减小；使用硅酸盐水泥时的引气量依次大于普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥；掺加粉煤灰、矿渣微粉、沸石粉会导致引气量减小；粗骨料直径大，引气量小；使用天然砂的引气量大于使用人工砂的引气量；砂率越大引气量越大；使用卵石比使用碎石引气量大；混凝土温度高，引气量小；搅拌时间过长引气量小，搅拌时间不足，引气量也小。3结论泡沫高度随水硬度的增加而降低，当施工现场水的硬度较大时，碾压混凝土的含气量会减小。因为胶凝材料吸附作用的影响，会有部分的引气剂被吸附，导致引气效果变差。采用后加引气剂的方法可以改善引气剂